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本章內(nèi)容第一節(jié)淤地壩的作用、組成和分類第二節(jié)淤地壩工程規(guī)劃第三節(jié)淤地壩調(diào)洪演算第四節(jié)土壩設(shè)計(jì)第五節(jié)溢洪道設(shè)計(jì)第六節(jié)放水建筑物設(shè)計(jì)第1頁/共32頁本章內(nèi)容第一節(jié)淤地壩的作用、組成和分類第1頁/共32頁1淤地壩:指在溝道里為了攔泥、淤地所建的橫向建筑物,壩內(nèi)所淤成的土地稱為壩地。第2頁/共32頁淤地壩:指在溝道里為了攔泥、淤地所建的橫向建筑物,壩內(nèi)所淤成2一、淤地壩的作用(1)穩(wěn)定和抬高侵蝕基點(diǎn),防止溝底下切和溝岸崩塌,控制溝頭前進(jìn)和溝壁擴(kuò)張。(2)蓄洪、攔泥、削峰,減少入河、入庫泥沙,減輕下游洪沙災(zāi)害。(3)攔泥、落淤、造地,使溝道川臺(tái)化,變荒溝為良田,為山區(qū)農(nóng)林牧發(fā)展創(chuàng)造有利條件。淤地壩主要目的在于攔泥淤地,一般不長期蓄水,其下游也無灌溉要求。隨著淤積面的逐年提高,壩體與壩地連成一個(gè)整體,故壩體可看作是重力擋泥(土)墻。第一節(jié)淤地壩的作用、組成和分類第3頁/共32頁一、淤地壩的作用第一節(jié)淤地壩的作用、組成和分類第3頁/共33二、淤地壩的組成及其運(yùn)用特性淤地壩由壩體、溢洪道、放水建筑物組成,布置形式如圖6-1。壩體是擋水?dāng)r泥建筑物,以攔蓄洪水,淤積泥沙,抬高淤積面;溢洪道是排泄洪水的建筑物,當(dāng)壩內(nèi)洪水位超過設(shè)計(jì)高度時(shí),就由溢洪道排出,以保證壩體的安全和壩地的正常生產(chǎn);放水建筑物排泄溝道常流水和庫內(nèi)清水等,多采用豎井和臥管。反濾排水設(shè)備用來排除壩內(nèi)地下水,防止壩地鹽堿化,增加壩坡穩(wěn)定性。淤地壩設(shè)計(jì)、施工、管理技術(shù)與水庫有異同。它的構(gòu)成“三大件”齊全;但由于非長期蓄水,它比水庫設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)低,壩坡較陡,對地質(zhì)條件要求低,壩基、岸坡處理和背水坡腳排水設(shè)施簡單;設(shè)計(jì)和運(yùn)用上可不考慮壩基滲漏和放水驟降等。第4頁/共32頁二、淤地壩的組成及其運(yùn)用特性第4頁/共32頁4圖6-1淤地壩示意圖1-壩體;2-排水體;3-溢洪道;4-豎井;5-排洪渠;6-防洪堤第5頁/共32頁圖6-1淤地壩示意圖第5頁/共32頁5三、淤地壩的分類按筑壩材料可分為土壩、石壩、土石混合壩等;按壩的用途可分為緩洪骨干壩、攔泥生產(chǎn)壩等;按施工方法可分為夯碾壩、水力沖填壩、定向爆破壩、堆石壩、干砌石壩、漿砌石壩等。第6頁/共32頁三、淤地壩的分類第6頁/共32頁6四、淤地壩的分級標(biāo)準(zhǔn)淤地壩一般根據(jù)庫容、壩高、淤地面積、控制流域面積等因素分級。參考水庫分級標(biāo)準(zhǔn),并考慮群眾習(xí)慣叫法,可分為大、中、小型三級。表6-1為《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范·溝壑治理技術(shù)》(GB/T16453.3-1996)所列分級標(biāo)準(zhǔn),供參考。表6-1淤地壩分級標(biāo)準(zhǔn)分級標(biāo)準(zhǔn)庫容(×104m3)壩高(m)單壩淤地面積(hm2)控制流域面積(km2)大型50~500>25>7>3~5中型10~5015~252~71~3小型1~105~150.2~2<1第7頁/共32頁四、淤地壩的分級標(biāo)準(zhǔn)分級標(biāo)準(zhǔn)庫容(×104m3)壩高(m)單7五、淤地壩的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)淤地壩建設(shè)中存在的突出問題是容易被洪水沖毀。毀壩原因,除有些地方淤地壩的質(zhì)量不合要求外,其主要原因是淤地壩的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低,一般采用10年或20年一遇。1977年陜西綏德縣韭園溝沖毀252座,主要由于溢洪道排洪能力小,洪水漫頂沖毀的達(dá)94%。但是提高設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn),必然加大建筑費(fèi)用,故確定經(jīng)濟(jì)合理的洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)十分重要。淤地壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)可參考《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范·溝壑治理技術(shù)》(GB/T16453.3-1996)見表6-2;骨干壩等別劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用《水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范》(SL289-2003)見表6-3。
第8頁/共32頁五、淤地壩的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)第8頁/共32頁8項(xiàng)目單位淤地壩類型小型中型大(二)型大(一)型庫容104m3<1010~<5050~<100100~<500洪水重現(xiàn)期(a)設(shè)計(jì)年10~2020~3030~5030~50校核年305050~100100~300設(shè)計(jì)淤積年限(a)年55~1010~2020~30表6-2淤地壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)與淤積年限
第9頁/共32頁項(xiàng)目單位淤地壩類型小型中型大(二)型大(一)型庫容104m39總
庫
容
(104m3)100~50050~100工程等別四五建筑物級別主要建筑物45次要建筑物55洪水重現(xiàn)期(a)設(shè)計(jì)30~5020~30校核300~500200~300設(shè)計(jì)淤積年限(a)20~3010~20表6-3攔洪(骨干)壩等別劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
第10頁/共32頁總庫容(104m3)100~50050~100工10第二節(jié)淤地壩工程規(guī)劃一、壩系規(guī)劃一個(gè)小流域內(nèi)修有多種壩,有攔泥淤地的生產(chǎn)壩、攔蓄洪水的防洪壩、蓄水灌溉的蓄水壩,形成以生產(chǎn)壩為主,攔泥生產(chǎn)、防洪、灌溉相結(jié)合的壩庫工程體系,稱為壩系。壩系可分為干系、支系、系組。干溝上的則為干系;某級支溝中的壩系稱為支系;在一條溝道中,視溝的長短可分為一個(gè)或幾個(gè)系組。合理壩系布設(shè)方案,應(yīng)滿足投資少、多攔泥、淤好地,使攔泥、防洪、灌溉三者緊密結(jié)合為完整的體系,達(dá)到綜合利用水沙資源的目的,盡快實(shí)現(xiàn)溝壑川臺(tái)化。為此,首先必須做好壩系規(guī)劃。第11頁/共32頁第二節(jié)淤地壩工程規(guī)劃一、壩系規(guī)劃第11頁/共32頁11(一)壩系規(guī)劃原則1以小流域?yàn)閱卧?,上下游、干支溝全面?guī)劃,統(tǒng)籌安排。堅(jiān)持溝坡兼治、生物與工程措施相結(jié)合,形成完整的水土保持體系。2最大限度地發(fā)揮壩系調(diào)洪攔沙、淤地增產(chǎn)的作用,充分利用流域內(nèi)的自然優(yōu)勢和水沙資源,滿足生產(chǎn)上需要。3各級壩系,自成體系,相互配合,聯(lián)合運(yùn)用,調(diào)節(jié)蓄泄,確保壩系安全。4壩系中必須布設(shè)一定數(shù)量的控制性的骨干壩,作為安全生產(chǎn)的中堅(jiān)工程。5壩系規(guī)劃的同時(shí),提出交通道路規(guī)劃。6對泉水、基流水源,提出保泉、蓄水利用方案,勿使水資源埋廢。并提出壩地鹽漬化防治措施。第12頁/共32頁(一)壩系規(guī)劃原則第12頁/共32頁12(二)建壩密度根據(jù)降雨情況、溝道比降、溝壑密度、淤地條件等,按梯級開發(fā)利用原則,因地制宜地規(guī)劃確定。據(jù)各地經(jīng)驗(yàn):在溝壑密度5-7km/km2,溝道比降2%-3%,適宜建壩的黃土丘陵溝壑區(qū),可建壩3-5座/km2;在溝壑密度3-5km/km2,適宜建壩的殘?jiān)珳羡謪^(qū),建壩2-4座/km2;溝道比降大的土石山區(qū),建壩5-8座/km2比較適宜。第13頁/共32頁(二)建壩密度第13頁/共32頁13(三)壩系形成順序1先支后干。優(yōu)點(diǎn):工程安全,見效快,先易后難,節(jié)節(jié)攔蓄。
缺點(diǎn):控制面積小,淤地少2先干后支。優(yōu)點(diǎn):控制面積大,淤地多。
缺點(diǎn):設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高,投資大。3以干分段,按支分片,片段分治。流域面積大,鄉(xiāng)村多時(shí),可分段劃片包干治理。第14頁/共32頁(三)壩系形成順序第14頁/共32頁14二、壩址選擇
滿足攔洪或淤地效益大、工程量小和工程安全三個(gè)基本要求。<1>在地形上,要求河谷狹窄、壩軸線短,庫區(qū)寬闊容量大,溝底比較平緩。壩址附近應(yīng)有宜于開挖溢洪道的地形和地質(zhì)條件。最好有鞍形巖石山凹或紅粘土山坡。還應(yīng)注意到大壩分期加高時(shí),放、泄水建筑物的布設(shè)位置。<2>壩址附近應(yīng)有良好的筑壩材料(土、砂、石料),取用容易,施工方便。采用水墜壩時(shí)應(yīng)有足夠的水源,施工期間所能提供的水源應(yīng)大于壩體土方量;且壩址盡量向陽,以利延長施工期和蒸發(fā)脫水。第15頁/共32頁二、壩址選擇滿足攔洪或淤地效益大、工程量小和工程安全三個(gè)基15<3>壩址地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定,兩岸無疏松的坍土、滑坡體,斷面完整,岸坡小于60°。壩基均勻性好,壓縮性較小。巖層要避免活斷層和較大裂隙,尤其要避免可能造成壩基滑動(dòng)的軟弱層。<4>應(yīng)避開溝岔、彎道、泉眼,遇有跌水應(yīng)選在跌水上方。壩肩不能有沖溝,以免洪水沖刷壩身。<5>庫區(qū)淹沒損失要小,應(yīng)盡量避免村莊、大片耕地、交通要道和礦井等被淹沒。<6>壩址還必須結(jié)合壩系規(guī)劃統(tǒng)一考慮。有時(shí)單從壩址本身考慮比較優(yōu)越,但從整體銜接、梯級開發(fā)上看不一定有利,這種情況需要注意。第16頁/共32頁<3>壩址地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定,兩岸無疏松的坍土、滑坡體,斷面完整,16
工程規(guī)劃時(shí),一般需收集和實(shí)測如下資料:1地形、地貌資料包括:所在流域位置、面積、水系、所屬行政、水土保持類型區(qū)、地形和地貌特點(diǎn)。①壩系平面布置圖:在1:10000地形圖標(biāo)出壩系位置。②庫區(qū)地形圖:一般采用1:5000或1:2000的地形圖。等高線間距用2-5m,測至淹沒范圍10m以上。它可以用來計(jì)算淤地面積、庫容和淹沒范圍,繪制高程與淤地面積曲線和高程與庫容曲線。三、資料收集和地形測量第17頁/共32頁工程規(guī)劃時(shí),一般需收集和實(shí)測如下資料:三、資料收集和地形17③壩址地形圖:一般采用1:1000或1:500的實(shí)測現(xiàn)狀地形圖,等高線間距0.5-1m,測至壩頂以上10m。用此圖規(guī)劃壩體、溢洪道和泄水洞,估算大壩工程量,安排施工期土石場、施工導(dǎo)流、交通運(yùn)輸?shù)?。④溢洪道、泄水洞等建筑物所在位置的縱橫斷面圖:橫斷面圖用1:100-1:200比例尺;縱斷面圖可用不同比例尺。這兩種圖可用來設(shè)計(jì)建筑物和估算挖填土石方量。上述各圖在特殊情況下,可以適當(dāng)放大和縮小。規(guī)劃設(shè)計(jì)所用圖表,一般均應(yīng)統(tǒng)一采用黃海高程系和國家頒布的標(biāo)準(zhǔn)圖式。第18頁/共32頁③壩址地形圖:一般采用1:1000或1:500的實(shí)測現(xiàn)狀地形182流域、庫區(qū)和壩址地質(zhì)及水文地質(zhì)資料①區(qū)域或流域地質(zhì)平面圖。②壩址地質(zhì)斷面圖。③壩址地質(zhì)構(gòu)造。包括河床覆蓋層厚度及物質(zhì)組成,有無形成地下水庫條件等。④溝道地下水,泉水逸出地段及其分布狀況。第19頁/共32頁2流域、庫區(qū)和壩址地質(zhì)及水文地質(zhì)資料第19頁/共32頁193流域內(nèi)河、溝水化學(xué)測驗(yàn)分析資料及在區(qū)域變化的主要特征包括:總離子含量、礦化度(ml/g)、總硬度、總堿度及pH值的區(qū)域變化規(guī)律,為預(yù)防壩地鹽堿化提供資料。4水文氣象資料:包括降水、暴雨、洪水、徑流、泥沙情況,氣溫變化和凍結(jié)深度等。5天然建筑材料的調(diào)查:包括土、砂、石、砂礫料的分布,結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和儲(chǔ)量等。6社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查資料:包括流域內(nèi)人口、勞力、家畜、土地利用現(xiàn)狀、水土流失情況、治理現(xiàn)狀及治理經(jīng)驗(yàn)。7其他條件:包括交通運(yùn)輸、電力、施工機(jī)械、居民點(diǎn)、淹沒損失、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系膯蝺r(jià)等。第20頁/共32頁3流域內(nèi)河、溝水化學(xué)測驗(yàn)分析資料及在區(qū)域變化的主要特征第220四、集水面積測算及庫容曲線繪制1集水面積計(jì)算法
計(jì)算集水面積的方法很多,一般淤地壩的控制集水面積可用求積儀法、幾何法、經(jīng)驗(yàn)公式法。①求積儀法:采用求積儀時(shí),要注意校核儀器本身的精度和比例,一般將量出圖上的面積乘以地形圖比例尺的平方值,即得集水面積。第21頁/共32頁四、集水面積測算及庫容曲線繪制1集水面積計(jì)算法第21頁/共21幾何法②方格法:用透明的方格紙鋪在劃好的集水面積平面圖上,數(shù)一下流域內(nèi)有多少方格,根據(jù)每一個(gè)方格代表的實(shí)際面積,乘以總的方格數(shù),就得出集水總面積。③梯形計(jì)算法:將集水面積劃分成若干梯形,然后求各梯形面積之和。第22頁/共32頁幾何法②方格法:用透明的方格紙鋪在劃好的集水面積平面圖上,數(shù)22④經(jīng)驗(yàn)公式法:F=fL2
式中:F——集水面積,m2;
L——流域長度,m;
f——流域形狀系數(shù)。狹長者0.25,條葉形0.33,橢圓形0.4,扇形0.50。第23頁/共32頁④經(jīng)驗(yàn)公式法:F=fL2232淤地壩壩高H與庫容V、面積A關(guān)系曲線(H~A和H~V
)繪制法淤地面積和庫容的大小是淤地壩工程設(shè)計(jì)與方案選擇的重要依據(jù),而它又是隨著壩高而變化的。確定其值時(shí),一般采用根據(jù)H~A和H~V關(guān)系曲線查算。繪制方法:等高線法和橫斷面法。
第24頁/共32頁2淤地壩壩高H與庫容V、面積A關(guān)系曲線(H~A和H~V24淤地壩壩高(H)、淤地面積(F)、庫容(V)關(guān)系曲線
第25頁/共32頁淤地壩壩高(H)、淤地面積(F)、庫容(V)關(guān)系曲線第2525①等高線法:利用庫區(qū)地形圖,等高距按地形條件選擇,一般為2-5m。首先量出各層等高線間的面積,→計(jì)算各層間庫容及累計(jì)庫容,→然后繪出H~A和H~V關(guān)系曲線。相鄰兩等高線間的體積為:式中:Vn—相鄰兩等高線之間的體積,m3;
An,An+1—相鄰兩等高線對應(yīng)的面積,m2;
Hn—兩相鄰等高線的高差,m。第26頁/共32頁①等高線法:利用庫區(qū)地形圖,等高距按地形條件選擇,一般為2-26②橫斷面積法:沒有庫區(qū)地形圖時(shí),可用橫斷面法粗略計(jì)算。首先測出壩軸線處的橫斷面Bi,然后在壩區(qū)內(nèi)沿溝道的主槽中心線測出溝道的縱斷面Li,再在有代表性的溝槽(或溝槽形狀變化較大)處測出其橫斷面Bi+1。量得每個(gè)橫斷面在同一壩高上的橫斷面頂部寬度,根據(jù)相鄰兩斷面的頂部距離,則可求得兩個(gè)橫斷面之間的水面面積,然后把同一壩高時(shí)各個(gè)橫斷面之間的水面面積累加起來,即為該壩高相應(yīng)的淤地面積。式中:ΔAi—同一壩高兩個(gè)橫斷面之間的水面面積,m2;
Bi,Bi+1—同一壩高上,相鄰兩橫斷面頂部寬度,m;
ΔLi—相鄰兩橫斷面之間的距離,m。
第27頁/共32頁②橫斷面積法:沒有庫區(qū)地形圖時(shí),可用橫斷面法粗略計(jì)算。式中:27計(jì)算庫容時(shí),在各橫斷面圖上以不同高度線為頂線,求出其相應(yīng)的橫斷面面積,由相鄰的兩橫斷面面積平均值乘以其間距,便得出此二橫斷面不同高程時(shí)的容積。最后把部分容積按不同高程相加,即為各種不同壩高時(shí)的庫容。最后繪出相應(yīng)曲線。式中:ΔVi—相鄰兩個(gè)橫斷面之間的部分庫容,m3;
Ai,Ai+1—同一壩高上,相鄰兩橫斷面的面積,m2;
ΔLi—相鄰兩橫斷面之間的距離,m。第28頁/共32頁計(jì)算庫容時(shí),在各橫斷面圖上以不同高度線為頂線,求出其相應(yīng)的橫28③簡易計(jì)算法。在沒有圖件資料的情況下,可采用該法近似計(jì)算。淤地面積計(jì)算:A=2/3?B?L
式中:A—淤地面積,m2;
B—相應(yīng)于溢洪道底部的溝道寬度,m;
L—回水長度,m。第29頁/共32頁③簡易計(jì)算法。在沒有圖件資料的情況下,可采用該法近似計(jì)算。第29淤地壩庫容計(jì)算:由于溝道橫斷面形狀不同,庫容計(jì)算公式不同。當(dāng)溝道斷面為近似三角形時(shí),
V=1/6?B?H?L當(dāng)溝道斷面為近似弧形時(shí),
V=1/4.5?B?H?L當(dāng)溝道斷面為近似梯形時(shí),
V=1/6?(B+b)?H?L式中:b—溝底寬度,m;
H—壩高,m;
B—相應(yīng)于溢洪道底部的溝道寬度,m;
L—回水長度,m。第30頁/共32頁淤地壩庫容計(jì)算:由于溝道橫斷面形狀不同,庫容計(jì)算公式不同。第30五、淤地壩水文計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨量、設(shè)計(jì)洪峰流量、設(shè)計(jì)洪水總量以及洪水過程線推算等淤地壩水文計(jì)算內(nèi)容,參見《流域水文學(xué)原理》有關(guān)章節(jié)。第31頁/共32頁五、淤地壩水文計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨量、設(shè)計(jì)洪峰流量、設(shè)計(jì)洪水總量以及31感謝您的欣賞第32頁/共32頁感謝您的欣賞第32頁/共32頁32本章內(nèi)容第一節(jié)淤地壩的作用、組成和分類第二節(jié)淤地壩工程規(guī)劃第三節(jié)淤地壩調(diào)洪演算第四節(jié)土壩設(shè)計(jì)第五節(jié)溢洪道設(shè)計(jì)第六節(jié)放水建筑物設(shè)計(jì)第1頁/共32頁本章內(nèi)容第一節(jié)淤地壩的作用、組成和分類第1頁/共32頁33淤地壩:指在溝道里為了攔泥、淤地所建的橫向建筑物,壩內(nèi)所淤成的土地稱為壩地。第2頁/共32頁淤地壩:指在溝道里為了攔泥、淤地所建的橫向建筑物,壩內(nèi)所淤成34一、淤地壩的作用(1)穩(wěn)定和抬高侵蝕基點(diǎn),防止溝底下切和溝岸崩塌,控制溝頭前進(jìn)和溝壁擴(kuò)張。(2)蓄洪、攔泥、削峰,減少入河、入庫泥沙,減輕下游洪沙災(zāi)害。(3)攔泥、落淤、造地,使溝道川臺(tái)化,變荒溝為良田,為山區(qū)農(nóng)林牧發(fā)展創(chuàng)造有利條件。淤地壩主要目的在于攔泥淤地,一般不長期蓄水,其下游也無灌溉要求。隨著淤積面的逐年提高,壩體與壩地連成一個(gè)整體,故壩體可看作是重力擋泥(土)墻。第一節(jié)淤地壩的作用、組成和分類第3頁/共32頁一、淤地壩的作用第一節(jié)淤地壩的作用、組成和分類第3頁/共335二、淤地壩的組成及其運(yùn)用特性淤地壩由壩體、溢洪道、放水建筑物組成,布置形式如圖6-1。壩體是擋水?dāng)r泥建筑物,以攔蓄洪水,淤積泥沙,抬高淤積面;溢洪道是排泄洪水的建筑物,當(dāng)壩內(nèi)洪水位超過設(shè)計(jì)高度時(shí),就由溢洪道排出,以保證壩體的安全和壩地的正常生產(chǎn);放水建筑物排泄溝道常流水和庫內(nèi)清水等,多采用豎井和臥管。反濾排水設(shè)備用來排除壩內(nèi)地下水,防止壩地鹽堿化,增加壩坡穩(wěn)定性。淤地壩設(shè)計(jì)、施工、管理技術(shù)與水庫有異同。它的構(gòu)成“三大件”齊全;但由于非長期蓄水,它比水庫設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)低,壩坡較陡,對地質(zhì)條件要求低,壩基、岸坡處理和背水坡腳排水設(shè)施簡單;設(shè)計(jì)和運(yùn)用上可不考慮壩基滲漏和放水驟降等。第4頁/共32頁二、淤地壩的組成及其運(yùn)用特性第4頁/共32頁36圖6-1淤地壩示意圖1-壩體;2-排水體;3-溢洪道;4-豎井;5-排洪渠;6-防洪堤第5頁/共32頁圖6-1淤地壩示意圖第5頁/共32頁37三、淤地壩的分類按筑壩材料可分為土壩、石壩、土石混合壩等;按壩的用途可分為緩洪骨干壩、攔泥生產(chǎn)壩等;按施工方法可分為夯碾壩、水力沖填壩、定向爆破壩、堆石壩、干砌石壩、漿砌石壩等。第6頁/共32頁三、淤地壩的分類第6頁/共32頁38四、淤地壩的分級標(biāo)準(zhǔn)淤地壩一般根據(jù)庫容、壩高、淤地面積、控制流域面積等因素分級。參考水庫分級標(biāo)準(zhǔn),并考慮群眾習(xí)慣叫法,可分為大、中、小型三級。表6-1為《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范·溝壑治理技術(shù)》(GB/T16453.3-1996)所列分級標(biāo)準(zhǔn),供參考。表6-1淤地壩分級標(biāo)準(zhǔn)分級標(biāo)準(zhǔn)庫容(×104m3)壩高(m)單壩淤地面積(hm2)控制流域面積(km2)大型50~500>25>7>3~5中型10~5015~252~71~3小型1~105~150.2~2<1第7頁/共32頁四、淤地壩的分級標(biāo)準(zhǔn)分級標(biāo)準(zhǔn)庫容(×104m3)壩高(m)單39五、淤地壩的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)淤地壩建設(shè)中存在的突出問題是容易被洪水沖毀。毀壩原因,除有些地方淤地壩的質(zhì)量不合要求外,其主要原因是淤地壩的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低,一般采用10年或20年一遇。1977年陜西綏德縣韭園溝沖毀252座,主要由于溢洪道排洪能力小,洪水漫頂沖毀的達(dá)94%。但是提高設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn),必然加大建筑費(fèi)用,故確定經(jīng)濟(jì)合理的洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)十分重要。淤地壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)可參考《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范·溝壑治理技術(shù)》(GB/T16453.3-1996)見表6-2;骨干壩等別劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用《水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范》(SL289-2003)見表6-3。
第8頁/共32頁五、淤地壩的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)第8頁/共32頁40項(xiàng)目單位淤地壩類型小型中型大(二)型大(一)型庫容104m3<1010~<5050~<100100~<500洪水重現(xiàn)期(a)設(shè)計(jì)年10~2020~3030~5030~50校核年305050~100100~300設(shè)計(jì)淤積年限(a)年55~1010~2020~30表6-2淤地壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)與淤積年限
第9頁/共32頁項(xiàng)目單位淤地壩類型小型中型大(二)型大(一)型庫容104m341總
庫
容
(104m3)100~50050~100工程等別四五建筑物級別主要建筑物45次要建筑物55洪水重現(xiàn)期(a)設(shè)計(jì)30~5020~30校核300~500200~300設(shè)計(jì)淤積年限(a)20~3010~20表6-3攔洪(骨干)壩等別劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
第10頁/共32頁總庫容(104m3)100~50050~100工42第二節(jié)淤地壩工程規(guī)劃一、壩系規(guī)劃一個(gè)小流域內(nèi)修有多種壩,有攔泥淤地的生產(chǎn)壩、攔蓄洪水的防洪壩、蓄水灌溉的蓄水壩,形成以生產(chǎn)壩為主,攔泥生產(chǎn)、防洪、灌溉相結(jié)合的壩庫工程體系,稱為壩系。壩系可分為干系、支系、系組。干溝上的則為干系;某級支溝中的壩系稱為支系;在一條溝道中,視溝的長短可分為一個(gè)或幾個(gè)系組。合理壩系布設(shè)方案,應(yīng)滿足投資少、多攔泥、淤好地,使攔泥、防洪、灌溉三者緊密結(jié)合為完整的體系,達(dá)到綜合利用水沙資源的目的,盡快實(shí)現(xiàn)溝壑川臺(tái)化。為此,首先必須做好壩系規(guī)劃。第11頁/共32頁第二節(jié)淤地壩工程規(guī)劃一、壩系規(guī)劃第11頁/共32頁43(一)壩系規(guī)劃原則1以小流域?yàn)閱卧舷掠?、干支溝全面?guī)劃,統(tǒng)籌安排。堅(jiān)持溝坡兼治、生物與工程措施相結(jié)合,形成完整的水土保持體系。2最大限度地發(fā)揮壩系調(diào)洪攔沙、淤地增產(chǎn)的作用,充分利用流域內(nèi)的自然優(yōu)勢和水沙資源,滿足生產(chǎn)上需要。3各級壩系,自成體系,相互配合,聯(lián)合運(yùn)用,調(diào)節(jié)蓄泄,確保壩系安全。4壩系中必須布設(shè)一定數(shù)量的控制性的骨干壩,作為安全生產(chǎn)的中堅(jiān)工程。5壩系規(guī)劃的同時(shí),提出交通道路規(guī)劃。6對泉水、基流水源,提出保泉、蓄水利用方案,勿使水資源埋廢。并提出壩地鹽漬化防治措施。第12頁/共32頁(一)壩系規(guī)劃原則第12頁/共32頁44(二)建壩密度根據(jù)降雨情況、溝道比降、溝壑密度、淤地條件等,按梯級開發(fā)利用原則,因地制宜地規(guī)劃確定。據(jù)各地經(jīng)驗(yàn):在溝壑密度5-7km/km2,溝道比降2%-3%,適宜建壩的黃土丘陵溝壑區(qū),可建壩3-5座/km2;在溝壑密度3-5km/km2,適宜建壩的殘?jiān)珳羡謪^(qū),建壩2-4座/km2;溝道比降大的土石山區(qū),建壩5-8座/km2比較適宜。第13頁/共32頁(二)建壩密度第13頁/共32頁45(三)壩系形成順序1先支后干。優(yōu)點(diǎn):工程安全,見效快,先易后難,節(jié)節(jié)攔蓄。
缺點(diǎn):控制面積小,淤地少2先干后支。優(yōu)點(diǎn):控制面積大,淤地多。
缺點(diǎn):設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高,投資大。3以干分段,按支分片,片段分治。流域面積大,鄉(xiāng)村多時(shí),可分段劃片包干治理。第14頁/共32頁(三)壩系形成順序第14頁/共32頁46二、壩址選擇
滿足攔洪或淤地效益大、工程量小和工程安全三個(gè)基本要求。<1>在地形上,要求河谷狹窄、壩軸線短,庫區(qū)寬闊容量大,溝底比較平緩。壩址附近應(yīng)有宜于開挖溢洪道的地形和地質(zhì)條件。最好有鞍形巖石山凹或紅粘土山坡。還應(yīng)注意到大壩分期加高時(shí),放、泄水建筑物的布設(shè)位置。<2>壩址附近應(yīng)有良好的筑壩材料(土、砂、石料),取用容易,施工方便。采用水墜壩時(shí)應(yīng)有足夠的水源,施工期間所能提供的水源應(yīng)大于壩體土方量;且壩址盡量向陽,以利延長施工期和蒸發(fā)脫水。第15頁/共32頁二、壩址選擇滿足攔洪或淤地效益大、工程量小和工程安全三個(gè)基47<3>壩址地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定,兩岸無疏松的坍土、滑坡體,斷面完整,岸坡小于60°。壩基均勻性好,壓縮性較小。巖層要避免活斷層和較大裂隙,尤其要避免可能造成壩基滑動(dòng)的軟弱層。<4>應(yīng)避開溝岔、彎道、泉眼,遇有跌水應(yīng)選在跌水上方。壩肩不能有沖溝,以免洪水沖刷壩身。<5>庫區(qū)淹沒損失要小,應(yīng)盡量避免村莊、大片耕地、交通要道和礦井等被淹沒。<6>壩址還必須結(jié)合壩系規(guī)劃統(tǒng)一考慮。有時(shí)單從壩址本身考慮比較優(yōu)越,但從整體銜接、梯級開發(fā)上看不一定有利,這種情況需要注意。第16頁/共32頁<3>壩址地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定,兩岸無疏松的坍土、滑坡體,斷面完整,48
工程規(guī)劃時(shí),一般需收集和實(shí)測如下資料:1地形、地貌資料包括:所在流域位置、面積、水系、所屬行政、水土保持類型區(qū)、地形和地貌特點(diǎn)。①壩系平面布置圖:在1:10000地形圖標(biāo)出壩系位置。②庫區(qū)地形圖:一般采用1:5000或1:2000的地形圖。等高線間距用2-5m,測至淹沒范圍10m以上。它可以用來計(jì)算淤地面積、庫容和淹沒范圍,繪制高程與淤地面積曲線和高程與庫容曲線。三、資料收集和地形測量第17頁/共32頁工程規(guī)劃時(shí),一般需收集和實(shí)測如下資料:三、資料收集和地形49③壩址地形圖:一般采用1:1000或1:500的實(shí)測現(xiàn)狀地形圖,等高線間距0.5-1m,測至壩頂以上10m。用此圖規(guī)劃壩體、溢洪道和泄水洞,估算大壩工程量,安排施工期土石場、施工導(dǎo)流、交通運(yùn)輸?shù)?。④溢洪道、泄水洞等建筑物所在位置的縱橫斷面圖:橫斷面圖用1:100-1:200比例尺;縱斷面圖可用不同比例尺。這兩種圖可用來設(shè)計(jì)建筑物和估算挖填土石方量。上述各圖在特殊情況下,可以適當(dāng)放大和縮小。規(guī)劃設(shè)計(jì)所用圖表,一般均應(yīng)統(tǒng)一采用黃海高程系和國家頒布的標(biāo)準(zhǔn)圖式。第18頁/共32頁③壩址地形圖:一般采用1:1000或1:500的實(shí)測現(xiàn)狀地形502流域、庫區(qū)和壩址地質(zhì)及水文地質(zhì)資料①區(qū)域或流域地質(zhì)平面圖。②壩址地質(zhì)斷面圖。③壩址地質(zhì)構(gòu)造。包括河床覆蓋層厚度及物質(zhì)組成,有無形成地下水庫條件等。④溝道地下水,泉水逸出地段及其分布狀況。第19頁/共32頁2流域、庫區(qū)和壩址地質(zhì)及水文地質(zhì)資料第19頁/共32頁513流域內(nèi)河、溝水化學(xué)測驗(yàn)分析資料及在區(qū)域變化的主要特征包括:總離子含量、礦化度(ml/g)、總硬度、總堿度及pH值的區(qū)域變化規(guī)律,為預(yù)防壩地鹽堿化提供資料。4水文氣象資料:包括降水、暴雨、洪水、徑流、泥沙情況,氣溫變化和凍結(jié)深度等。5天然建筑材料的調(diào)查:包括土、砂、石、砂礫料的分布,結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和儲(chǔ)量等。6社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查資料:包括流域內(nèi)人口、勞力、家畜、土地利用現(xiàn)狀、水土流失情況、治理現(xiàn)狀及治理經(jīng)驗(yàn)。7其他條件:包括交通運(yùn)輸、電力、施工機(jī)械、居民點(diǎn)、淹沒損失、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系膯蝺r(jià)等。第20頁/共32頁3流域內(nèi)河、溝水化學(xué)測驗(yàn)分析資料及在區(qū)域變化的主要特征第252四、集水面積測算及庫容曲線繪制1集水面積計(jì)算法
計(jì)算集水面積的方法很多,一般淤地壩的控制集水面積可用求積儀法、幾何法、經(jīng)驗(yàn)公式法。①求積儀法:采用求積儀時(shí),要注意校核儀器本身的精度和比例,一般將量出圖上的面積乘以地形圖比例尺的平方值,即得集水面積。第21頁/共32頁四、集水面積測算及庫容曲線繪制1集水面積計(jì)算法第21頁/共53幾何法②方格法:用透明的方格紙鋪在劃好的集水面積平面圖上,數(shù)一下流域內(nèi)有多少方格,根據(jù)每一個(gè)方格代表的實(shí)際面積,乘以總的方格數(shù),就得出集水總面積。③梯形計(jì)算法:將集水面積劃分成若干梯形,然后求各梯形面積之和。第22頁/共32頁幾何法②方格法:用透明的方格紙鋪在劃好的集水面積平面圖上,數(shù)54④經(jīng)驗(yàn)公式法:F=fL2
式中:F——集水面積,m2;
L——流域長度,m;
f——流域形狀系數(shù)。狹長者0.25,條葉形0.33,橢圓形0.4,扇形0.50。第23頁/共32頁④經(jīng)驗(yàn)公式法:F=fL2552淤地壩壩高H與庫容V、面積A關(guān)系曲線(H~A和H~V
)繪制法淤地面積和庫容的大小是淤地壩工程設(shè)計(jì)與方案選擇的重要依據(jù),而它又是隨著壩高而變化的。確定其值時(shí),一般采用根據(jù)H~A和H~V關(guān)系曲線查算。繪制方法:等高線法和橫斷面法。
第24頁/共32頁2淤地壩壩高H與庫容V、面積A關(guān)系曲線(H~A和H~V56淤地壩壩高(H)、淤地面積(F)、庫容(V)關(guān)系曲線
第25頁/共32頁淤地壩壩高(H)、淤地面積(F)、庫容(V)關(guān)系曲線第2557①等高線法:利用庫區(qū)地形圖,等高距按地形條件選擇,一般為2-5m。首先量出各層等高線間的面積,→計(jì)算各層間庫容及累計(jì)庫容,→然后繪出H~A和H~V關(guān)系曲線。相鄰兩等高線間的體積為:
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